Открытый урок Фонтанная арматура. Тема классификация и выбор фонтанной арматуры

• Название: Тема классификация и выбор фонтанной арматуры
• Дата: 11.05.2023
• Размер: 242.01 Kb.
• Имя файла: Открытый урок Фонтанная арматура.docx
• Тип: Документы; #1121592

ТЕМА: КЛАССИФИКАЦИЯ И ВЫБОР ФОНТАННОЙ АРМАТУРЫ

1. 
   Основные узлы фонтанной арматуры
   

Условия эксплуатации фонтанных скважин требуют герметизации их устья, разобщения межтрубного пространства, направления продукции скважин в пункты сбора нефти и газа, а также при необходимости полного закрытия скважины под давлением. Эти требования выполняются при установке на устье фонтанирующей скважины колонной головки и фонтанной арматуры с манифольдом.

О борудование любой скважины, в том числе фонтанной, должно обеспечивать отбор продукции в заданном режиме и возможность проведения необходимых технологических операций с учетом охраны недр, окружающей среды и предотвращения аварийных ситуаций. Оно подразделяется на наземное (устьевое) и скважинное (подземное).

К наземному оборудованию относят фонтанную арматуру и манифольд. Фонтанной арматурой оборудуют фонтанные нефтяные и газовые скважины. Ее устанавливают на колонную головку. Фонтанная арматура изготавливается по ГОСТ 13846-89.

Фонтанная арматура  предназначена для герметизации устья, контроля и регулирования режима эксплуатации скважин (эксплуатационных и нагнетательных). Фонтанная арматура состоит из трубной головки и фонтанной елки с запорными и регулирующими устройствами (рис.6.10).
Рис.6.10 – Фонтанная арматура
Трубная головка  монтируется непосредственно на колонной головке и предназначается для подвески одной или нескольких колонн НКТ и герметизации на устье межтрубных пространств. Трубная головка должна обеспечивать проход жидкости или газа в межтрубные пространства, а также контроль давления в них и выполнения необходимых исследований скважины.

Колонны подъемных труб подвешивают к трубной головке на резьбе либо на муфте; в первом случае, при однорядной конструкции лифта трубы подшивают на стволовой катушке; при двухрядной конструкции внутренний ряд – на стволовой катушке, а наружный – на тройнике трубной головки.

Фонтанная елка предназначена для направления потока добываемой жидкости в выкидную линию, а также для регулирования и контроля работы скважин.

В таблице 6.1 представлены основные части АФ и их назначение.

Таблица 6.1

Составные части ФА и их назначение

№	Составные части ФА	Назначение
	Трубная головка	для подвески труб, проведения операций по технологическому обслуживанию скважин, герметизации устья
	включает следующие составляющие элементы:
	колонный фланец	соединяет арматуру с обсадной колонной, герметизирует затрубное пространство;
	крестовик трубной головки	обеспечивает сообщение с затрубным пространством;
	тройник трубной головки	с его помощью подвешивают первый ряд труб и обеспечивают сообщение с ним;
	переводная катушка	с её помощью подвешивают второй ряд труб, а также налаживают сообщение с этим рядом.
2.	Фонтанная ёлка	для направления потока добываемой жидкости в выкидную линию, а также для регулирования и контроля работы скважин.
	Имеет следующие составляющие элементы:
	центральная задвижка	закрывает скважину;
	крестовик ёлки или тройник	направляет поднимаемую жидкость в трубопровод;
	буферная задвижка	используется при спуске приборов, которые работают на глубине;
	буферный патрубок	с его помощью уменьшают колебания в арматуре, в нём располагают приборы перед опусканием вниз;
	штуцер	регулирует дебит скважины.

2. 
   Конструкции фонтанных елок
   

Различают следующие типы конструкции фонтанных ёлок:

1. 
   тройниковые, которых может быть два при монтаже конструкции из двух ярусов. Имеет нижнюю запасную и верхнюю рабочую выкидные линии;
   
2. 
   крестовые, имеющие рабочий и запасной отводы, расположенные сбоку.
   

Обратить внимание! Запасные линии при рабочем состоянии всей системы находятся закрытыми. Они открываются при необходимости проведения ремонта.

Ремонт фонтанных ёлок проводится, если она подвержена разрушительному действию коррозии или необходимо заменить одну из внутренних деталей.

Обратить внимание! Тройниковая АФ имеет более долгий срок службы и её отводы более удобны для обвязки. Крестовая АФ при меньших габаритах, быстрее выходит из строя, но более удобна в эксплуатации.

Фонтанная арматура выпускается на рабочее давление – 14, 21, 35, 70, 105 и 140 Мпа, сечением ствола от 50 до 150 мм, по конструкции фонтанной елки – крестовая и тройниковая, по числу спускаемых в скважину рядов труб – однорядная и двухрядная и оборудована задвижками или кранами.

3. 
   Дополнительные элементы фонтанной скважины
   

Данные элементы не относятся непосредственно к фонтанной арматуре, но без них она не может функционировать:

1. 
   рабочий манифольд – соединительный элемент между штуцером и выкидной линией, предназначен для слияния двух выкидов в один;
   
2. 
   вспомогательный манифольд – технологическая часть для соединения пространства за трубами скважины и насосно-компрессорными трубами, а также с его помощью подают внутрь воздух, газ и другие вещества, необходимые для обеспечения технологических операций;
   
3. 
   манометры – позволяют отслеживать рабочее давление.
   
4. 
   лубрикатор – устанавливается при исследовании скважин над фонтанной елкой  для спуска того или иного прибора. Для этой цели в тройниковой и крестовой арматуре предусмотрено верхнее стволовое запорное устройство.
   

Лубрикатор (рис.6.11) представляет собой отрезок насосно-компрессорной трубы 6 соответствующей длины, устанавливаемый на фланце буферной задвижки 10, и включающий в себя ролик 1, закрепленный на кронштейне 2.

К ронштейн крепится на трубе 6. В верхней части имеется сальниковый узел 4 и сальниковая крышка 5, наворачиваемая на трубу 6. Внутрь лубрикатора вводится глубинный прибор 7, спускаемый в скважину на проволоке 3. В нижней части лубрикатора имеется отвод со сливным краном 9. Давление внутри лубрикатора (устьевое давление Р) фиксируется манометром 8.

Перед установкой лубрикатора закрывается буферная задвижка 10, а продукция скважины эвакуируется в выкидные манифольды с задвижками 11. Центральная задвижка 12 открыта. После установки лубрикатора на фланце буферной задвижки и введения в него глубинного прибора заворачивается сальниковая крышка 5 с сальниковым узлом 4. Проволока 3 уплотняется в узле 4. Закрывается кран 9 и открывается задвижка 10. Манометр 8 регистрирует давление на устье скважины. После этого прибор спускают в колонну НКТ. В скважинах, эксплуатируемых насосным способом, спуск прибора осуществляют до выкида насоса, а в фонтанных и газлифтных — до забоя.
Рис.6.11- Схема лубрикатора: 1 — ролик; 2 — кронштейн; 3 — проволока; 4 — сальниковый узел; 5 — сальниковая крышка; б — труба (собственно лубрикатор); 7 — глубинный прибор; 8 — манометр; 9 — сливной кран; 10 — буферная задвижка; 11 — задвижки выкидных манометров; 12- центральная задвижка.

3. Классификация и типовые схемы фонтанных арматур

Фонтанная арматура классифицируется по следующим показателям:

1. 
   по рабочему давлению (14,21,35,70 и 105 Мпа);
   
2. 
   по размерам проходного ствола (50,65,80,100 и 150 мм)
   
3. 
   по конструкции фонтанной елки: крестовые (АФК), тройниковые (АФТ);
   
4. 
   по числу спускаемых в скважину рядов НКТ (однорядные и двухрядные);
   
5. 
   по типу запорных устройств (с задвижками или кранами);
   
6. 
   по типу соединения элементов арматуры: фланцевые и резьбовые;
   
7. 
   по схеме исполнения (8 типовых схем) – рис.6.12.
   

Рис.6.12- Типовые схемы фонтанных арматур: 1- манометр; 2-вентиль; 3-буферный фланец под манометр; 4-запорное устройство; 5-тройник; 6-дроссель (штуцер); 7-переводник трубной головки; 8-ответный фланец; 9-трубная головка; 10- крестовина елки.
Рабочее давление, на которое рассчитывается фонтанная арматура, определяется давлением фонтанирующей скважины при полном её закрытии. Этот показатель имеет пределы от 7 МПа до 140 МПа.
Шифр фонтанной арматуры

Фонтанные арматуры различают по конструктивным и прочностным признакам.  Эти признаки включают в шифр фонтанной арматуры. Шифр фонтанной арматуры в зависимости от ее схемы, конструкции, способа управления задвижками, условного прохода, давления, климатического исполнения и коррозионной стойкости может включать от девяти и более буквенных и цифровых обозначений [5].

Полный шифр фонтанной арматуры (ГОСТ 13846-84) условно представляется в виде:

АФХ₁ Х₂ Х₃ – Х₄ x Х₅ Х₆ Х_7, где:

А – арматура; Ф – фонтанная;

Х₁ – конструктивное исполнение: с фланцевыми соединениями – без обозначения (наиболее распространенное); подвеска подъемной колонны на резьбе переводника трубной головки – К;

подвеска колонны на муфте в трубной головке – без обозначения; для эксплуатации скважин УЭЦН – Э,

Х₂ – номер схемы арматуры; при двухрядной концентричной подвеске к номеру схемы добавляется буква «а»;

Х₃ – способ управления задвижками: вручную – без обозначения; дистанционно и автоматически – В; автоматически – А ;

Х₄ – условный проход в мм по ГОСТ 13846. В том случае, когда условные проходы ствола елки и ее боковых труб отличаются, цифровое обозначение указывают через дробь;

Х₅ – рабочее давление в МПа;

Х₆ – климатическое исполнение по ГОСТ 15150: для умеренной климатической зоны – без обозначения; для умеренной и холодной климатических зон – ХЛ;

Х₇ – исполнение по коррозионной стойкости: для обычных сред – без обозначения; для сред, содержащих:

до 6% СО₂ – К1;

до 6% Н₂ S и СО₂ – К2;

до 25% Н₂ S и СО₂ – К3 .

Например: АФК6В – 100х21К2 – арматура фонтанная (АФ), с подвеской НКТ на резьбе переводника трубной головки (К), изготовленная по схеме № 6 (крестового типа с однорядной колонной НКТ), с дистанционным и автоматическим управлением задвижек (В), условным проходом ствола и боковых отводов 100 мм, рассчитанная на рабочее давление 21 МПа, для умеренной климатической зоны, для коррозионной среды с содержанием Н₂S и CO₂ до 6%.

3. 
   Заключение.
   

Фонтанная и устьевая арматура – комплексное изделие, требующее подтверждения качества, поскольку из-за плохой герметизации устья скважины может произойти утечка нефти и газа, что влечет за собой угрозу человеческой жизни и экологический урон. Нефтегазовые компании строго подходят к процессу закупки устьевой арматуры, предпочитая работать напрямую с производителями, а не с посредниками и комплектовщиками.
Вопросы для самоконтроля:

1. 
   Перечислите основные узлы АФ.
   
2. 
   Назначение фонтанной елки и трубной головки.
   
3. 
   Виды фонтанных елок, их особенности.
   
4. 
   Классификация АФ по техническим признакам.
   
5. 
   На какое рабочее давление рассчитана АФ?
   
6. 
   Назовите диаметры ствола и боковых отводов.
   
7. 
   Среди 8 схем АФ назовите крестового и тройникового исполнения.
   

Приложение 3

ДИАГНОСТИЧЕСКАЯ КАРТА №1

Задание: Назвать тип фонтанной арматуры, изображенной на схеме: ____________________________________ ____________________________________ ____________________________________ Перечислить основные элементы АФ: 1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 - 7- 8 - 10 - 11 - 12 -

ДИАГНОСТИЧЕСКАЯ КАРТА №2

Задание:

Заполнить в таблице столбец «Назначение»

Составные части ФА и их назначение

№		Назначение
	Трубная головка
	включает следующие составляющие элементы:
	колонный фланец
	крестовик трубной головки
	тройник трубной головки
	переводная катушка
2.	Фонтанная ёлка
	имеет следующие составляющие элементы:
	центральная задвижка
	крестовик ёлки или тройник
	буферная задвижка
	буферный патрубок
	штуцер

ДИАГНОСТИЧЕСКАЯ КАРТА №3
Задание: Заполнить таблицу «Дополнительные элементы фонтанной арматуры».

Как называется элемент фонтанной арматуры, описанный в таблице.

	соединительный элемент между штуцером и выкидной линией, предназначен для слияния двух выкидов в один;
	технологическая часть для соединения пространства за трубами скважины и насосно-компрессорными трубами, а также с его помощью подают внутрь воздух, газ и другие вещества, необходимые для обеспечения технологических операций;
	позволяет отслеживать рабочее давление;
	устанавливается при исследовании скважин над фонтанной елкой  для спуска того или иного прибора. Для этой цели в тройниковой и крестовой арматуре предусмотрено верхнее стволовое запорное устройство.

ДИАГНОСТИЧЕСКАЯ КАРТА №4
Задание: Расшифровать условное обозначение фонтанной арматуры, показать ее на типовой схеме

Шифр фонтанной арматуры	Типовые схемы АФ
АФК6В-100х21К2 АФК6-150/100х21ХЛ АФК3а-65х35 АФК4-65х35 АФК1Э-65х14 АФ1-65х14 АФК6В-80х35К2 АФК5-65х14 АФК 6-100х35К1

ДИАГНОСТИЧЕСКАЯ КАРТА №5
Задание: Заполнить таблицу классификации фонтанных арматур

Условное обозначение шифра фонтанной арматуры по ГОСТ 13846-84:

АФ Х₁ Х₂ Х₃ – Х₄  x Х₅ Х₆ Х_7,

Обозначение	Пояснение (какое обозначение стоит под этим порядковым номером)
Х1
Х2
Х3
Х4
Х5
Х6
Х7

Приложение 4

КЛАССИФИКАЦИЯ ФОНТАННОЙ АРМАТУРЫ
Фонтанная арматура классифицируется по следующим показателям:

1. 
   по рабочему давлению (14,21,35,70 и 105 МПа);
   
2. 
   по размерам проходного ствола (50,65,80,100 и 150 мм)
   
3. 
   по конструкции фонтанной елки: крестовые (АФК), тройниковые (АФТ);
   
4. 
   по числу спускаемых в скважину рядов НКТ (однорядные и двухрядные);
   
5. 
   по типу запорных устройств (с задвижками или кранами);
   
6. 
   по типу соединения элементов арматуры: фланцевые и резьбовые;
   
7. 
   по схеме исполнения (8 типовых схем)
   

Рис.6.12- Типовые схемы фонтанных арматур: 1- манометр; 2-вентиль; 3-буферный фланец под манометр; 4-запорное устройство; 5-тройник; 6-дроссель (штуцер); 7-переводник трубной головки; 8-ответный фланец; 9-трубная головка; 10- крестовина елки.

Полный шифр фонтанной арматуры (ГОСТ 13846-84) условно представляется в виде:

АФ Х₁ Х₂ Х₃  – Х₄   x Х₅ Х₆ Х_7, где: А - арматура; Ф - фонтанная;

Х1	-	конструктивное исполнение: -с фланцевыми соединениями - без обозначения (наиболее распространенное); -подвеска подъемной колонны на резьбе переводника трубной головки - К; -подвеска колонны на муфте в трубной головке - без обозначения; -для эксплуатации скважин УЭЦН - Э,
Х2	-	номер схемы арматуры; при двухрядной концентричной подвеске к номеру схемы добавляется буква «а»;
Х3	-	способ управления задвижками: -вручную - без обозначения; -дистанционно и автоматически - В; - автоматически - А;
Х4	-	условный проход в мм по ГОСТ 13846 -74. В том случае, когда условные проходы ствола елки и ее боковых труб отличаются, цифровое обозначение указывают через дробь, например: 150/100;
Х5	-	рабочее давление в МПа;
Х6	-	климатическое исполнение по ГОСТ 15150: -для умеренной климатической зоны - без обозначения; -для умеренной и холодной климатических зон - ХЛ;
Х7	-	исполнение по коррозионной стойкости (содержание Н2S и СО2): -для обычных сред - без обозначения; -для сред, содержащих: до 6% СО2 – К1; до 6% Н2S и СО2  – К2; до 25% Н2 S и СО2 –К3 .

Например: АФК6В – 100х21К2 – арматура фонтанная (АФ), с подвеской НКТ на резьбе переводника трубной головки (К), изготовленная по схеме № 6 (крестового типа с однорядной колонной НКТ), с дистанционным и автоматическим управлением задвижек (В), условным проходом ствола и боковых отводов 100 мм, рассчитанная на рабочее давление 21 МПа, для умеренной климатической зоны, для коррозионной среды с содержанием Н₂S и CO₂ до 6%.